Γεννήτριες ΣΡ Ξένης Διέγερσης

Transcript

1 Γεννήτριες ΣΡ Ξένης Διέγερσης

2 Γεννήτριες ΣΡ Γεννήτριες ανεξάρτητης διέγερσης: το κύκλωμα που παράγει το κύριο πεδίο (κύκλωμα διέγερσης) τροφοδοτείται από μία ξεχωριστή πηγή, ανεξάρτητη από τη γεννήτρια Γεννήτριες παράλληλης διέγερσης: το κύκλωμα διέγερσης τροφοδοτείται από την ίδια τη γεννήτρια, καθώς συνδέεται παράλληλα με τους ακροδέκτες της Γεννήτριες διέγερσης σειράς: το κύκλωμα διέγερσης τροφοδοτείται πάλι από την ίδια τη γεννήτρια, καθώς συνδέεται σε σειρά με το τύλιγμα του οπλισμού της

3 Γεννήτριες ΣΡ Γεννήτριες με αθροιστική σύνθετη διέγερση: σε αυτές υφίσταται τόσο η παράλληλη διέγερση όσο και η διέγερση σειράς, ενώ τα αποτελέσματα των δύο διεγέρσεων προστίθενται Γεννήτριες με διαφορική σύνθετη διέγερση: και εδώ συνυπάρχουν μία διέγερση σειράς και μία παράλληλη διέγερση των οποίων τα αποτελέσματα αφαιρούνται μεταξύ τους Οι χαρακτηριστικές τάσης-ρεύματος των παραπάνω γεννητριών διαφέρουν μεταξύ τους με αποτέλεσμα οι εφαρμογές της κάθε κατηγορίας να είναι διαφορετικές

4 Γεννήτριες ΣΡ Οι γεννήτριες ΣΡ συγκρίνονται μεταξύ τους με βάση τις τάσεις στα άκρα τους, την ονομαστική ισχύ τους, την απόδοση τους και τη διακύμανση της τάσης τους Η διακύμανση τάσης ορίζεται ως: VVVV = VV nn1 VV nn VV nn 100% Vn1 και Vn είναι οι τάσεις στα άκρα της γεννήτριας κατά τις λειτουργίες χωρίς φορτίο και με πλήρες φορτίο αντίστοιχα Η διακύμανση τάσης δίνει μία πρόχειρη εκτίμηση του σχήματος της χαρακτηριστικής τάσης-ρεύματος Θετική διακύμανση σημαίνει φθίνουσα χαρακτηριστική, ενώ αρνητική διακύμανση σημαίνει αύξουσα χαρακτηριστική

5 Γεννήτριες ΣΡ Όλες οι γεννήτριες οδηγούνται από μία πηγή μηχανικής ενέργειας που ονομάζεται κινητήρια μηχανή της γεννήτριας Η κινητήρια μηχανή μπορεί να είναι ένας ατμοστρόβιλος, ένας ντηζελοκινητήρας ή ακόμη και ένας ηλεκτροκινητήρας Η κινητήρια μηχανή επηρεάζει την τάση εξόδου της μηχανής και επειδή υπάρχει πλήθος χαρακτηριστικών κίνησης της κινητήριας μηχανής, συνήθως γίνεται η υπόθεση ότι έχει σταθερή ταχύτητα Οι γεννήτριες ΣΡ είναι αρκετά σπάνιες στα σύγχρονα συστήματα ισχύος Ακόμη και στα συστήματα ισχύος ΣΡ (όπως των αυτοκινήτων), χρησιμοποιούνται γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος με ανορθωτές

6 Γεννήτριες ΣΡ Ισοδύναμο κύκλωμα γεννήτριας ΣΡ

7 Γεννήτριες ΣΡ Απλοποιημένο ισοδύναμο κύκλωμα γεννήτριας ΣΡ στο οποίο οι αντιστάσεις των τυλιγμάτων διέγερσης και η μεταβλητή αντίσταση συνδυάζονται

8 Το ρεύμα φορτίου σε μία γεννήτρια ΞΔ ισούται με το ρεύμα οπλισμού: II AA = II LL

9 Χαρακτηριστική φορτίου μια συσκευής ονομάζεται η γραφική παράσταση μεταξύ των ποσοτήτων εξόδου της συσκευής Οι ποσότητες εξόδου μία γεννήτριας ΣΡ είναι η τάση στα άκρα της και το ρεύμα του φορτίου Άρα η χαρακτηριστική φορτίου μίας γεννήτριας ΞΔ είναι η γραφική παράσταση της VT ως προς το IL για μία σταθερή τιμή της ταχύτητας ω Η τάση στα άκρα της γεννήτριας είναι: VV TT = EE AA II AA RR AA Αφού η τάση που παράγεται στο εσωτερικό της γεννήτριας είναι ανεξάρτητη του ρεύματος ΙΑ, η χαρακτηριστική φορτίου της γεννήτριας ΞΔ θα είναι μία ευθεία

10

11 Με την αύξηση του φορτίου που τροφοδοτεί η γεννήτρια, προφανώς το IL (δηλαδή το IA) αυξάνεται Η αύξηση του ρεύματος οπλισμού προκαλεί αύξηση της πτώσης τάσης IARA και έτσι η τάση στα άκρα της γεννήτριας μειώνεται Στις γεννήτριες που δεν διαθέτουν τύλιγμα αντιστάθμισης η αύξηση του ρεύματος οπλισμού προκαλεί αντίστοιχη αύξηση της αντίδρασης οπλισμού και αυτή με τη σειρά της εξασθένιση της μαγνητικής ροής στο εσωτερικό τους Αυτή η εξασθένιση μειώνει την EE AA = kkkk ωω, πράγμα που σημαίνει αντίστοιχη μείωση της τάσης στα άκρα της γεννήτριας Έτσι προκύπτει μία ελαφρώς διαφοροποιημένη μορφή χαρακτηριστικής

12

13 Η τάση στα άκρα μίας γεννήτριας ΣΡ ΞΔ είναι δυνατό να ελέγχεται μέσω της εσωτερικής τάσης ΕΑ της μηχανής Η εξίσωση της VT δείχνει ότι αύξηση της ΕΑ προκαλεί αύξηση της VT, ενώ μείωση της ΕΑ προκαλεί μείωση της VT Η τάση που παράγεται στο εσωτερικό της μηχανής (ΕΑ) δίνεται από την EE AA = kkkkkk. Δηλαδή, 2 είναι οι τρόποι ελέγχου της τάσης της γεννήτριας: 1. Μεταβολή της ταχύτητας περιστροφής. Η αύξηση της ω προκαλεί αντίστοιχη αύξηση στην ΕΑ και τελικά η VT αυξάνεται 2. Μεταβολή του ρεύματος διέγερσης. Η μείωση της RF προκαλεί αύξηση του ρεύματος διέγερσης ( II FF = VV FF ). Έτσι αυξάνεται η RR FF μαγνητική ροή στο εσωτερικό της μηχανής. Αυτή η αύξηση έχει ως αποτέλεσμα αντίστοιχη αύξηση στην τιμή της EE AA = kkkk ωω και της VV TT = EE AA II AA RR AA

14 Σε πολλές εφαρμογές η ταχύτητα της κινητήριας μηχανής περιορίζεται από διάφορους παράγοντες και έτσι η τάση στα άκρα των γεννητριών συνήθως μεταβάλλεται μέσω του ρεύματος διέγερσης

15 Η τάση που παράγεται στο εσωτερικό μιας γεννήτριας είναι μη γραμμική συνάρτηση της μαγνητεγερτικής δύναμης των πόλων της Δεν είναι δυνατός ο αναλυτικός υπολογισμός της ΕΑ που παράγεται από μία συγκεκριμένη τιμή ρεύματος διέγερσης Για τον ακριβή προσδιορισμό πρέπει να χρησιμοποιηθεί η καμπύλη μαγνήτισης της γεννήτριας Επιπλέον, αν η αντίδραση οπλισμού στη συγκεκριμένη μηχανή δεν αγνοηθεί, σε κάθε αύξηση του φορτίου η τάση ΕΑ θα μειώνεται λόγω της αντίστοιχης μείωσης της μαγνητικής ροής στοπ εσωτερικό της Ο μόνος τρόπος υπολογισμού της τάσης εξόδου μιας τέτοιας γεννήτριας (που εμφανίζει αντίδραση οπλισμού) είναι η χρήση γραφικής ανάλυσης

16 Η συνολική μαγνητεγερτική δύναμη μιας γεννήτριας ΞΔ ισούται με τη μαγνητεγερτική δύναμη του κυκλώματος διέγερσης μείον αυτή που οφείλεται στην αντίδραση οπλισμού Οι καμπύλες μαγνήτισης παρουσιάζουν την ΕΑ ως προς το ρεύμα διέγερσης και έτσι συχνά ορίζεται το ισοδύναμο ρεύμα διέγερσης ως το ρεύμα εκείνο που θα προκαλούσε την ίδια τάση εξόδου που προκαλεί ο συνδυασμός όλων των μαγνητεγερτικών δυνάμεων Έτσι η ΕΑ βρίσκεται γραφικά από την καμπύλη μαγνήτισης μέσω του ισοδύναμου ρεύματος διέγερσης Η διαφορά μεταξύ της ταχύτητας της καμπύλης μαγνήτισης και της πραγματικής ταχύτητας της γεννήτριας δίνεται από EE AA EE AAAA = nn nn oo

17 Η συνολική μαγνητεγερτική δύναμη μιας γεννήτριας ΞΔ ισούται με τη μαγνητεγερτική δύναμη του κυκλώματος διέγερσης μείον αυτή που οφείλεται στην αντίδραση οπλισμού Οι καμπύλες μαγνήτισης παρουσιάζουν την ΕΑ ως προς το ρεύμα διέγερσης και έτσι συχνά ορίζεται το ισοδύναμο ρεύμα διέγερσης ως το ρεύμα εκείνο που θα προκαλούσε την ίδια τάση εξόδου που προκαλεί ο συνδυασμός όλων των μαγνητεγερτικών δυνάμεων Έτσι η ΕΑ βρίσκεται γραφικά από την καμπύλη μαγνήτισης μέσω του ισοδύναμου ρεύματος διέγερσης Η διαφορά μεταξύ της ταχύτητας της καμπύλης μαγνήτισης και της πραγματικής ταχύτητας της γεννήτριας δίνεται από EE AA EE AAAA = nn nn oo

18 Κατά τη λειτουργία μιας γεννήτριας ΣΡ ΞΔ με ή χωρίς φορτίο, οι ενδείξεις των οργάνων που συμμετέχουν στην συνδεσμολογία της είναι:

19 Αν η φορά περιστροφής της κινητήριας μηχανής αλλάξει, τότε αλλάζει και η φορά περιστροφής του επαγωγικού τυμπάνου της γεννήτριας ΞΔ Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να παράγεται από τη γεννήτρια τάση αντίθετης πολικότητας που τροφοδοτώντας πλέον τους ζυγούς των φορτίων είναι πιθανόν να προκαλέσει σ αυτά προβλήματα Αν απαιτείται λοιπόν αλλαγή της φοράς περιστροφής του επαγωγικού τυμπάνου μιας γεννήτριας ΞΔ, πρέπει υποχρεωτικά να γίνει αλλαγή και στην πολικότητα της πηγής τροφοδοσίας του τυλίγματος της διέγερσης της, και να παραμείνει η ίδια πολικότητα στην τάση τροφοδοσίας των ζυγών των φορτίων